Máy cuốn dây thừng dùng để làm gì? Hướng dẫn đầy đủ về quy trình cuộn dây

A Máy cán dây được sử dụng để biến dạng dẻo và nén các sợi dây cáp hoặc dây thừng đã lắp ráp bằng cách đưa chúng qua các khuôn cán hoặc con lăn được thiết kế chính xác dưới áp suất được kiểm soát. Mục đích chính là giảm đường kính ngoài của dây, tăng diện tích mặt cắt ngang kim loại, cải thiện độ nhẵn bề mặt, tăng cường khả năng chống mỏi và tối ưu hóa hình dạng chịu tải của thành phẩm. Cán không phải là một bước tạo hình đơn giản — nó là một quy trình gia công nguội có kiểm soát, làm thay đổi cơ bản các tính chất cơ học và đặc tính cấu trúc của dây theo những cách mà không bước sản xuất nào khác có thể lặp lại.

Về mặt thực tiễn, một máy cán cho dây cáp cho phép các nhà sản xuất sản xuất dây thừng nén và dây quấn đạt được Hệ số lấp đầy kim loại cao hơn 10–20% hơn các kết cấu sợi tròn thông thường tương đương có cùng đường kính danh nghĩa. Điều này chuyển trực tiếp thành lực đứt cao hơn, khả năng chống mỏi do uốn trên puly tốt hơn và cải thiện khả năng chống mài mòn khi sử dụng. Đối với các ngành công nghiệp như khai thác mỏ, sản xuất cần cẩu, dầu khí ngoài khơi và sản xuất thang máy, những lợi ích về hiệu suất này không phải là nhỏ — chúng quyết định liệu dây có đáp ứng thông số kỹ thuật thiết kế hay không đáp ứng được yêu cầu trong các điều kiện dịch vụ đòi hỏi khắt khe.

Quá trình cuộn dây: Cơ khí và Luyện kim

Để hiểu những gì xảy ra bên trong máy cuốn dây cáp đòi hỏi phải kiểm tra quá trình ở cả cấp độ cấu trúc vĩ mô và vi mô. các quá trình cuộn dây cáp liên quan đến việc luồn một sợi dây bện - dưới dạng các sợi riêng lẻ trước khi lắp ráp lần cuối hoặc dưới dạng một sợi dây hoàn chỉnh sau khi đóng - thông qua một bộ ba hoặc bốn khuôn xoay được bố trí đối xứng quanh trục dây. Khe hở giữa các khuôn được thiết lập nhỏ hơn đường kính dây dẫn vào, tạo ra biến dạng dẻo của bề mặt dây bên ngoài dưới áp suất tiếp xúc nén.

Lăn theo cấp độ so với Lăn toàn dây

Có hai điểm khác nhau cơ bản trong trình tự sản xuất mà tại đó việc cán có thể được áp dụng. Cán cấp sợi chuyển các sợi riêng lẻ qua máy cán trước khi chúng được lắp ráp thành sợi dây thành phẩm. Phương pháp này nén từng sợi từ mặt cắt tròn thành hình dạng phẳng, hình thang hoặc hình bầu dục hơn, làm tăng đáng kể diện tích tiếp xúc giữa các dây liền kề trong sợi. Kết quả là một sợi được nén chặt với một hệ số lấp đầy kim loại là 85–92% so với khoảng 75–80% đối với cáp tròn không nén có đường kính danh nghĩa tương đương.

Lăn toàn bộ dây được áp dụng cho dây đã lắp ráp sau khi đóng và nén đồng thời lớp cáp bên ngoài, tạo ra bề mặt bên ngoài mịn, dày đặc với diện tích tiếp xúc giữa dây với dây rất cao. Cấu hình này đặc biệt hiệu quả đối với dây được sử dụng trong các ứng dụng quấn tang trống đòi hỏi cuộn dây trơn tru và cuộn nhiều lớp. Độ nén đạt được khi cuộn toàn bộ dây thường làm giảm đường kính danh nghĩa xuống 3–8% đồng thời tăng hệ số lấp đầy kim loại lên 8–15 điểm phần trăm so với sợi dây không cuộn.

Vùng áp suất và biến dạng tiếp xúc

Áp lực tiếp xúc được tạo ra giữa khuôn lăn và bề mặt dây là biến số quy trình quan trọng quyết định mức độ nén đạt được. Đối với bố trí ba con lăn điển hình để xử lý cáp có đường kính 20 mm, áp lực tiếp xúc trong khoảng 800–2.500 MPa được tạo ra tại bề mặt tiếp xúc của dây khuôn, tùy thuộc vào hình dạng khuôn, tỷ lệ thu nhỏ và kết cấu dây. Những áp lực này đủ để làm biến dạng dẻo các bề mặt dây bên ngoài, làm phẳng vùng tiếp xúc giữa các dây liền kề và loại bỏ các khoảng trống tồn tại giữa các dây tròn trong một sợi không được nén chặt.

Vùng biến dạng kéo dài qua một số đường kính dây vào mặt cắt ngang của sợi, tạo ra một dải độ cứng gia công từ bề mặt vào trong. Dây bề mặt có thể bị giảm diện tích 5–15% trong các vùng tiếp xúc, tạo ra ứng suất dư nén ở bề mặt có lợi về mặt luyện kim - chúng chống lại ứng suất mỏi kéo gây ra vết nứt trong quá trình uốn trên các puly.

Ảnh hưởng đến chiều dài dây và cân bằng mô-men xoắn

Một hệ quả của quá trình cuốn cáp phải được quản lý cẩn thận là ảnh hưởng của nó đến chiều dài của dây và sự cân bằng mô men xoắn. Vì dây được nén dẻo trong các vùng tiếp xúc nên cáp có xu hướng kéo dài theo trục - vật liệu được nén phải đi đâu đó và ưu tiên nó chảy theo hướng ít bị cản trở nhất, tức là dọc theo trục cáp. Hiệu ứng kéo dài này thường lên tới 0,3–1,2% chiều dài cáp theo tỷ lệ nén tiêu chuẩn và phải được tính đến trong hệ thống kiểm soát độ căng kéo và nhả để ngăn chặn hiện tượng khóa nằm hoặc mất cân bằng mô men xoắn trong dây thành phẩm.

Lợi ích đã được định lượng: Việc lăn có tác dụng gì đối với hiệu suất của dây cáp

Những cải tiến về hiệu suất do quy trình cuộn dây cáp mang lại được ghi chép rõ ràng và có thể định lượng được qua nhiều chế độ thử nghiệm. Dữ liệu dưới đây trình bày các kết quả tổng hợp từ thử nghiệm so sánh giữa cáp bện tròn thông thường và cáp bện nén có đường kính danh nghĩa và cấp thép tương đương.

Cải thiện hiệu suất của dây cuộn so với dây thông thường

Việc cải thiện độ mỏi khi uốn đặc biệt có ý nghĩa từ góc độ kỹ thuật. Trong các ứng dụng của cần cẩu và tời trong đó dây cáp uốn cong hàng nghìn lần mỗi ca, sự khác biệt giữa Tuổi thọ mỏi dài hơn 30% và 60% chuyển trực tiếp thành tần suất thay thế dây giảm, thời gian dừng bảo trì thấp hơn và tính sẵn có của thiết bị tổng thể tốt hơn. Đối với dây tời khai thác mỏ hoạt động 20 giờ mỗi ngày và hoàn thành 300 chu kỳ uốn cong mỗi giờ , việc kéo dài tuổi thọ mỏi thêm 40% sẽ kéo dài tuổi thọ sử dụng dự kiến của dây, chẳng hạn như từ 8 tháng lên hơn 11 tháng — một lợi ích vận hành đáng kể trong thời gian sử dụng nhiều năm của hệ thống tời.

Các loại máy cuốn dây cáp và cấu hình của chúng

Một số cấu trúc máy được sử dụng trong cán dây cáp công nghiệp, khác nhau về số lượng con lăn, hình dạng sắp xếp của chúng, cơ chế tác dụng lực khuôn cũng như phạm vi đường kính và kết cấu dây mà chúng có thể xử lý. Chọn cấu hình máy chính xác cho một ứng dụng nhất định là một trong những quyết định quan trọng nhất trong việc thiết lập dây chuyền sản xuất dây nén.

Máy cán ba con lăn

Cấu hình ba con lăn được sử dụng rộng rãi nhất trong việc nén dây cáp. Ba con lăn hoặc khuôn thép cứng được bố trí cách nhau 120° xung quanh trục cáp, tác dụng lực nén đối xứng hướng tâm khi cáp đi qua. Hình dạng này tạo ra lực nén đồng đều trên tất cả các tao bên ngoài mà không tạo ra mômen uốn thực hoặc lực ngang lên dây - rất quan trọng để duy trì trạng thái thẳng và ngăn ngừa sự mất cân bằng mô men xoắn. Máy ba con lăn rất phù hợp với đường kính cáp từ 8 mm đến 60mm và là lựa chọn tiêu chuẩn cho kết cấu dây sáu sợi và tám sợi.

Máy cán bốn con lăn

Máy bốn con lăn bố trí các con lăn ở khoảng cách 90° và được ưu tiên khi xử lý dây có số tao ngoài là chẵn, đặc biệt là các kết cấu tám tao và nhiều tao trong đó đối xứng 90° căn chỉnh tốt hơn với hình dạng tao. Chúng cũng mang lại lợi thế cho các loại dây có đường kính rất lớn ở trên 60 mm , trong đó điểm tiếp xúc bổ sung phân phối tổng lực nén trên một diện tích lớn hơn và giảm áp lực tiếp xúc cực đại lên các bề mặt dây riêng lẻ, giảm thiểu nguy cơ nứt bề mặt ở dây thép cacbon cao.

Máy cán khuôn quay

Trong máy khuôn quay, toàn bộ cụm khuôn quay quanh trục dây với tốc độ đồng bộ với bước xoắn ốc của lớp tao sợi bên ngoài. Điều này đảm bảo rằng mỗi con lăn tiếp xúc với dây ở cùng một vị trí góc so với sợi bên ngoài nằm trong suốt đường chuyền, tạo ra dạng biến dạng đồng đều hơn so với cách bố trí con lăn cố định - trong đó hình dạng tiếp xúc thay đổi liên tục khi các sợi xoắn ốc đi qua. Máy khuôn quay phức tạp và đắt tiền hơn đáng kể so với máy lăn cố định nhưng tạo ra độ nén đồng đều vượt trội, đặc biệt đối với dây có chiều dài nằm ngắn và đường kính tao lớn trên 5mm .

Máy cán nội tuyến và máy cán độc lập

Máy cuốn dây cáp có thể được cấu hình như một bộ phận độc lập được cấp điện từ một cuộn thanh xuất riêng biệt hoặc như một bộ phận nội tuyến được tích hợp trực tiếp vào dây chuyền máy bện hoặc máy đóng. Tích hợp nội tuyến giúp loại bỏ nhu cầu xử lý trung gian và cuộn lại cuộn dây, giảm hư hỏng khi xử lý dây và duy trì kiểm soát độ căng tốt hơn trong suốt quá trình. Tuy nhiên, nó yêu cầu tốc độ máy cán phải được đồng bộ hóa chính xác với tốc độ đường dây chính - thường yêu cầu một bộ truyền động độc lập được điều khiển bằng servo với một ±0,5% độ chính xác phù hợp với tốc độ để ngăn chặn sự thay đổi chiều dài bước tích lũy.

So sánh cấu hình máy cán

Các ứng dụng công nghiệp phụ thuộc vào dây cuộn

Đầu ra của máy cuốn dây cáp - cáp nén hoặc cáp cuộn - được xác định bởi các kỹ sư và nhóm mua sắm trong các ứng dụng mà dây cáp tròn thông thường không thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất. Các lĩnh vực sau đây đại diện cho những người sử dụng công nghiệp quan trọng nhất của các sản phẩm dây cáp cuộn.

Palăng khai thác mỏ và hệ thống cuộn trục

Tời nâng mỏ dưới lòng đất yêu cầu dây cáp có thể chịu được hàng triệu chu kỳ uốn trong thời gian sử dụng được tính bằng năm, dưới tải trọng kéo tổng hợp có thể đạt tới 80–90% tải trọng làm việc định mức của dây trong các tình huống phanh khẩn cấp. Dây cáp nén được sản xuất bằng máy cán mang lại hệ số lấp đầy kim loại cao hơn và cải thiện khả năng chống mỏi cần thiết cho những điều kiện này. Dây tời nâng mỏ ở độ sâu điển hình có đường kính 50–80 mm được xử lý thông qua máy cán sẽ đạt được lực đứt Cao hơn 12–16% hơn dây thông thường tương đương, cho phép các kỹ sư sử dụng đường kính danh nghĩa nhỏ hơn cho cùng hệ số an toàn — giảm kích thước tang tời, công suất truyền động tang trống và tổng chi phí hệ thống.

Ứng dụng cần cẩu và tời

Cần cẩu di động, cần cẩu tháp và cần trục cầu trên cao sử dụng dây cáp nén cho các dây tời trong đó tuổi thọ của dây giữa các lần thay thế là yếu tố quyết định chi phí bảo trì. Bề mặt bên ngoài nhẵn được tạo ra bởi quá trình cán làm giảm độ mòn của puly và rãnh tang trống so với dây thông thường, đồng thời kéo dài tuổi thọ sử dụng của cả dây và puly. Trong các ứng dụng tang trống nhiều lớp phổ biến trên cần cẩu dạng lưới, độ tròn được cải thiện và tính nhất quán về kích thước của dây cuộn cho phép tối đa thêm 25% dây được lưu trữ trên một trống có kích thước nhất định trong khi vẫn duy trì hành vi chuyển tiếp từ lớp này sang lớp khác tốt hơn và giảm thiệt hại do lưu trữ.

Neo đậu và lắp đặt ngoài khơi

Hệ thống neo nước sâu và tàu lắp đặt ngoài khơi yêu cầu dây cáp có tỷ lệ cường độ trên đường kính cao nhất có thể để giảm thiểu trọng lượng hệ thống và nhu cầu về trống tời có công suất hạn chế. Dây được nén và quấn được sản xuất thông qua quá trình cuộn nhiều lần đạt được hệ số lấp đầy kim loại ở mức 88–93% , đạt đến mức tối đa lý thuyết cho hình dạng sắp xếp dây. Đối với cáp lắp đặt ngoài khơi dài 76 mm điển hình, sự khác biệt giữa cáp thông thường và cáp cuộn có thể lên tới Lực đứt bổ sung 180–250 kN - không có bất kỳ thay đổi nào về đường kính danh nghĩa hoặc loại thép và không có bất kỳ sự gia tăng nào về trọng lượng hệ thống.

Thang máy và vận tải dọc

Việc lắp đặt thang máy cao tầng sử dụng dây cáp cuộn để đạt được sự kết hợp giữa độ bền mỏi cao, khả năng vận hành trơn tru trên các puly kéo và độ giãn dài dưới tải thấp tạo nên một hệ thống thang máy an toàn và thoải mái. Quá trình cuộn cải thiện tính nhất quán của mô đun đàn hồi của dây bằng cách loại bỏ độ giãn kết cấu xảy ra ở dây thông thường khi các dây tròn tựa vào nhau dưới tải trọng ban đầu. Dây cuộn có giá trị độ giãn kết cấu ban đầu là 0,05–0,15% so với 0,15–0,35% đối với dây cáp thông thường - một lợi thế đáng kể trong hệ thống thang máy trong đó độ giãn dài của dây quyết định độ chính xác của việc kiểm soát độ cao của sàn.

Hệ thống cầu treo và kết cấu cáp

Mặc dù sợi dây song song phổ biến hơn đối với cáp treo chính, nhưng dây cáp nén được sản xuất bằng phương pháp cán chính xác được sử dụng rộng rãi làm móc treo, dây văng và cáp phụ trong cầu treo và cầu dây văng. Bề mặt bên ngoài nhẵn, dày đặc của dây cuộn thuận lợi cho việc bọc cáp bên ngoài và neo cáp vì nó mang lại mặt cắt đồng đều hơn để phun vữa hoặc bám dính vỏ bọc HDPE. Dây treo cầu ở Phạm vi đường kính 60–120 mm thường xuyên chỉ định hệ số lấp đầy kim loại tối thiểu là 82% - yêu cầu bắt buộc phải sử dụng máy cán một cách hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Yêu cầu về phạm vi đường kính dây và hệ số lấp đầy kim loại theo ứng dụng

Các thông số kỹ thuật chính của máy cuốn dây cáp

Việc xác định và vận hành máy cán để sản xuất dây cáp đòi hỏi phải đánh giá một bộ thông số kỹ thuật phụ thuộc lẫn nhau. Sai sót trong đặc tính kỹ thuật ở giai đoạn này dẫn đến máy móc không thể đạt được tỷ lệ nén yêu cầu hoặc đặt tải quá mức lên dây dẫn đến hư hỏng dây bên trong và mất độ bền.

Trong số các thông số được liệt kê ở trên, lựa chọn vật liệu khuôn đáng được quan tâm đặc biệt vì đây là yếu tố thường được xác định dưới mức phổ biến nhất trong quá trình mua sắm ban đầu. Khuôn lăn cho dây cáp hoạt động dưới áp suất tiếp xúc Hertzian cực cao - thường vượt quá 1.500 MPa ở giao diện dây chết để nén chặt dây thép có hàm lượng carbon cao. Khuôn làm từ thép công cụ tiêu chuẩn được làm cứng đến 58–60 HRC thường sẽ tồn tại 800–2.000 tấn dây đã được xử lý trước khi mài mòn kích thước làm cho đường kính sau cuộn trôi ra ngoài dải dung sai. Khuôn được lót bằng cacbua vonfram, mặc dù đắt hơn đáng kể, nhưng có thể xử lý Vật liệu nhiều hơn 5–15 lần trước khi thay thế, giảm chi phí dụng cụ trên mỗi tấn sản phẩm và tần suất gián đoạn sản xuất do thay khuôn.

Die Wear, giám sát quy trình và đảm bảo chất lượng

Chất lượng sản phẩm ổn định từ máy cán dây cáp phụ thuộc vào nhiều điều hơn là việc thiết lập khoảng cách khuôn ban đầu chính xác. Sự mài mòn của khuôn, sự giãn nở nhiệt của các bộ phận máy và sự thay đổi đường kính cáp đến đều khiến đường kính sau cuộn thực tế bị lệch trong quá trình sản xuất. Một chiến lược giám sát quy trình mạnh mẽ là điều cần thiết để duy trì sản phẩm theo đặc điểm kỹ thuật.

Đường kính sau cuộn trôi qua sản xuất tích lũy

Giám sát sản xuất máy cuộn dây cáp phải bao gồm các yếu tố sau đây được coi là thông lệ tiêu chuẩn:

• Đo đường kính laser liên tục: Máy đo laze không tiếp xúc được lắp đặt ngay sau khuôn lăn cung cấp số đọc đường kính theo thời gian thực được cập nhật tại 1.000 Hz hoặc nhanh hơn , cho phép tự động điều chỉnh khe hở khuôn trước khi sản phẩm vượt quá dung sai được tạo ra.
• Ghi nhật ký lực lăn: Lực thủy lực hoặc lực cơ học do mỗi con lăn tác dụng phải được ghi lại liên tục và so sánh với thông số kỹ thuật của quy trình. Lực tăng dần khi thiết lập khoảng cách khuôn không đổi là dấu hiệu sớm cho thấy sự hao mòn khuôn hoặc nhiễm bẩn túi khuôn.
• Kiểm tra trực quan bề mặt: Bề mặt cáp phải được kiểm tra vết nứt dọc, đứt dây trên bề mặt hoặc vết chết có thể nhìn thấy được định kỳ - thường là vào lúc bắt đầu mỗi cuộn dây hoặc sau mỗi 500 m sản xuất, tùy theo trường hợp nào thường xuyên hơn.
• Kiểm tra độ bền kéo và xoắn định kỳ: Các mẫu dây được lấy từ dây cuộn phải được kiểm tra độ bền kéo và độ xoắn theo EN 10264 hoặc tương đương ở tần số mà tiêu chuẩn sản phẩm yêu cầu — thường là một thử nghiệm trên mỗi cuộn dây cho các ứng dụng quan trọng về an toàn.
• Lịch trình kiểm tra khuôn: Khuôn phải được tháo ra và đo kích thước so với mặt cắt lỗ danh nghĩa ở các khoảng thời gian cứ sau 200–400 tấn đối với khuôn thép công cụ và cứ 800–1.200 tấn đối với khuôn cacbua, sử dụng thước đo lỗ khoan hoặc máy đo biên dạng đã hiệu chuẩn.

Tích hợp với các quy trình sản xuất dây cáp khác

Máy cuộn dây cáp không hoạt động độc lập - đó là một bước trong quy trình sản xuất nhiều giai đoạn và vị trí của nó trong trình tự đó có ý nghĩa quan trọng đối với các đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Hiểu cách cán tương tác với các bước quy trình trước và sau là điều cần thiết để tối ưu hóa kết quả sản xuất tổng thể.

Lăn sau khi mắc kẹt, trước khi đóng

Khi thực hiện cuộn cáp ở mức độ - đưa từng sợi riêng lẻ qua máy cán trước khi đóng dây cuối cùng - các sợi đã được nén phải được xử lý cẩn thận để tránh bị bung, xoắn hoặc hư hỏng bề mặt có thể làm mất đi lợi ích của việc nén. Các sợi thường được thu thập trên suốt chỉ dưới sức căng được kiểm soát và chuyển trực tiếp đến máy đóng suốt với thời gian bảo quản tối thiểu. Bởi vì các tao cáp được nén có hình dạng ổn định hơn các tao cáp tròn nên chúng có xu hướng tạo ra các chiều dài nằm ổn định hơn trong quá trình đóng dây, dẫn đến cân bằng mô-men xoắn tốt hơn trong dây thành phẩm.

Lăn sau khi đóng dây

Việc cuốn toàn bộ dây sau khi đóng máy tạo ra kết quả khác với việc cuốn theo sợi. Sự biến dạng bây giờ ảnh hưởng đến biên dạng sợi bên ngoài của dây đã lắp ráp, tạo ra bề mặt đặc, mịn đặc trưng của dây quấn. Cách tiếp cận này hiệu quả hơn trong việc loại bỏ các rãnh giữa các sợi bên ngoài - cải thiện hình dạng tiếp xúc của ống cuộn và puly - nhưng kém hiệu quả hơn trong việc cải thiện hệ số lấp đầy kim loại bên trong của từng sợi riêng lẻ. Đối với các ứng dụng mà sự phân bố ứng suất bên trong là rất quan trọng, chẳng hạn như cáp tời chịu mỏi, thì việc lăn theo cấp độ là ưu việt về mặt kỹ thuật; đối với các ứng dụng mà chất lượng bề mặt và hiệu suất của trống chiếm ưu thế, thì phương pháp cuộn toàn bộ dây là phương pháp được ưu tiên.

Cuộn dây cấp và cuộn toàn dây: So sánh đặc tính hiệu suất

Khả năng tương thích bôi trơn

Chất bôi trơn dây cáp được bôi trong quá trình bện hoặc đóng dây có thể cản trở quá trình cuốn nếu không được quản lý đúng cách. Chất bôi trơn dư thừa trên bề mặt dây làm giảm ma sát giữa khuôn lăn và bề mặt dây, gây trượt dẫn đến độ nén và đánh dấu bề mặt không đều. Hầu hết những người vận hành máy cán đều làm sạch bề mặt dây bằng khăn lau khô trước khuôn cán hoặc chỉ định ứng dụng chất bôi trơn khô (chẳng hạn như hợp chất gốc sáp) không tạo ra màng thủy động dưới áp suất tiếp xúc khuôn tạo ra trong quá trình cán. Bôi trơn sau cuộn dây thành phẩm thường được áp dụng ở cuối máy cán bằng cách sử dụng bể nhúng hoặc hệ thống phun.

Câu hỏi thường gặp về máy cán dây

Câu hỏi 1: Sự khác biệt giữa máy cán dây cáp và máy quấn dây cáp là gì?

Trả lời 1: Mặc dù cả hai quá trình đều liên quan đến biến dạng dẻo của dây cáp nhưng chúng khác nhau đáng kể về cơ chế, ứng dụng và loại biến dạng được tạo ra. A máy cán dây cáp sử dụng con lăn quay hoặc khuôn để tác dụng lực nén lên toàn bộ chiều dài của dây khi nó đi qua máy ở tốc độ dây chuyền sản xuất, nén liên tục các biên dạng sợi bên ngoài dọc theo toàn bộ chiều dài dây. Kết quả là dây được nén chặt với hệ số lấp đầy kim loại được cải thiện trong suốt chiều dài của dây. A máy quấn dây cáp Ngược lại, , tác dụng lực nén lên khớp nối ngắn hoặc ống nối đã được định vị ở đầu dây - thường có chiều dài từ 50–300 mm - để gắn vĩnh viễn khớp nối đầu cuối. Hai máy phục vụ các mục đích sản xuất hoàn toàn khác nhau và không thể thay thế cho nhau. Cán là một quá trình sản xuất dây số lượng lớn; swaging là một quá trình đính kèm chấm dứt. Một cơ sở sản xuất dây cáp hoàn chỉnh thường sẽ có cả hai loại máy, được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất và lắp ráp.

Câu hỏi 2: Máy cán dây cáp có thể xử lý dây thép không gỉ hay chỉ giới hạn ở các công trình bằng thép carbon?

A2: Máy cán dây có thể gia công cả kết cấu dây thép không gỉ và thép carbon, nhưng các thông số quy trình phải được điều chỉnh theo các tính chất cơ học khác nhau của từng vật liệu. Thép không gỉ Austenitic (Loại 316 phổ biến nhất cho dây thừng) gia công cứng nhanh hơn đáng kể so với thép cacbon dưới biến dạng nguội - số mũ gia công của nó xấp xỉ 0,45–0,55 so với 0,15–0,25 cho dây thừng ngọc trai. Điều này có nghĩa là việc giảm khoảng cách khuôn nhất định sẽ tạo ra lực lăn cao hơn đáng kể đối với dây thép không gỉ và nguy cơ nứt bề mặt dây do gia công nguội quá mức sẽ lớn hơn. Trong thực tế, dây thép không gỉ được xử lý với tỷ lệ giảm nhỏ hơn trên mỗi lần chạy - thường là Giảm 3–5% đường kính chứ không phải là 5–8% được sử dụng cho dây thép cacbon có đường kính tương đương - và có thể yêu cầu bước ủ xen kẽ đối với các công trình được nén chặt để khôi phục độ dẻo trước khi xử lý tiếp.

Câu 3: Quá trình cuộn dây cáp ảnh hưởng như thế nào đến sự cân bằng mô-men xoắn và hành vi quay của dây?

Trả lời 3: Quá trình cuốn có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng mô men xoắn của dây nếu không được kiểm soát cẩn thận, chủ yếu thông qua hai cơ chế. Đầu tiên, độ giãn dài theo trục của dây trong quá trình nén - thường là 0,3–1,2% - thay đổi độ dài bước xoắn hiệu dụng của các sợi bên ngoài so với hình dạng sợi của chúng. Nếu độ giãn dài này không đồng đều trên tất cả các tao bên ngoài (ví dụ, do lực nén không hoàn toàn đối xứng giữa tất cả các khuôn lăn), sự mất cân bằng mômen dư sẽ xuất hiện và sẽ khiến cáp quay khi chịu tải. Thứ hai, nếu máy cán không được căn chỉnh chính xác với trục cáp, nó có thể tạo ra mômen xoắn hoặc uốn lưới làm thay đổi góc xoắn của cáp. Máy cán hiện đại giải quyết cả hai vấn đề thông qua hình dạng khuôn đối xứng với khả năng giám sát lực riêng trên mỗi con lăn, hệ thống căn chỉnh đường truyền chính xác và kiểm soát độ căng vòng kín ở cả hai phía trả và nhận của máy. Đối với kết cấu dây chống xoắn - vốn rất nhạy cảm với sự mất cân bằng mô-men xoắn - tính đối xứng của lực lăn phải được xác minh khi bắt đầu mỗi lần sản xuất bằng cách sử dụng công cụ đo mô-men xoắn đã hiệu chỉnh trên dây thành phẩm.

Câu hỏi 4: Cấu trúc dây nào không phù hợp để xử lý thông qua máy cuộn dây cáp?

Câu trả lời 4: Mặc dù quy trình cán được áp dụng rộng rãi cho hầu hết các công trình dây cáp, nhưng một số cấu hình nhất định không phù hợp để cán và có thể bị hỏng khi đi qua máy cán. Dây thừng với lõi sợi (FC hoặc SFC) là vấn đề đối với việc cuộn toàn bộ dây vì lực nén hướng tâm do khuôn lăn tác dụng có thể làm nát và biến dạng vĩnh viễn lõi sợi, làm giảm khả năng hỗ trợ các tao bên trong khi chịu tải và làm giảm đặc tính mỏi của dây trong các ứng dụng uốn. Dây thừng với dây bên ngoài rất tốt (đường kính dây dưới khoảng 0,5 mm) dễ bị nứt bề mặt dưới ứng suất tiếp xúc Hertzian cao được tạo ra tại bề mặt tiếp xúc của dây khuôn, đặc biệt là ở các loại thép cacbon cao. Dây thừng với công trình được phủ nhựa hoặc chứa đầy polyme - chẳng hạn như lõi tẩm nhựa hoặc dây bên ngoài được phủ polyme - yêu cầu vật liệu khuôn đặc biệt và xử lý bề mặt để ngăn chặn sự bám dính hoặc tạo vết xước của lớp polyme. Đối với những kết cấu này, nhà sản xuất máy cán phải được tư vấn trước khi thử nghiệm sản xuất để xác nhận tính tương thích và xác định bất kỳ sửa đổi khuôn hoặc quy trình cần thiết nào.

Câu hỏi 5: Làm thế nào để xác định cài đặt khe hở khuôn chính xác cho một sản phẩm dây cụ thể trên máy cán?

Câu trả lời 5: Việc xác định khe hở khuôn chính xác cho một sản phẩm dây cụ thể cần có sự kết hợp giữa tính toán và xác nhận theo kinh nghiệm. Điểm bắt đầu là tính toán đường kính sau khi cuộn mục tiêu từ thông số kỹ thuật của sản phẩm - ví dụ: đây thường là đường kính danh nghĩa trừ đi dung sai nén được chỉ định danh nghĩa – 2% đến – 4% đối với cáp bện nén tiêu chuẩn. Sau đó, khe hở khuôn được đặt thành một giá trị sẽ tạo ra đường kính này, tính đến độ đàn hồi đàn hồi của dây sau khi lực tiếp xúc khuôn được loại bỏ. Springback thường lên tới 0,2–0,8 mm đối với đường kính dây trong phạm vi 20–60 mm, nghĩa là phải đặt khe hở khuôn dưới đường kính sau khi cuộn mục tiêu một lượng hồi phục . Bởi vì độ đàn hồi thay đổi tùy theo kết cấu dây, cấp thép và tốc độ dây, nên nó phải được xác định bằng thực nghiệm trong quá trình vận hành bằng cách đặt khe hở khuôn đến điểm bắt đầu được tính toán, chạy thử một đoạn dây ngắn, đo đường kính sau khi cuộn thực tế và điều chỉnh khe hở cối cho phù hợp. Quá trình này được lặp lại cho đến khi đường kính sau cuộn luôn nằm trong dải dung sai mục tiêu. Sau đó, cài đặt khoảng cách khuôn đã được xác thực sẽ được ghi lại trong bản ghi thiết lập dành riêng cho sản phẩm và được sử dụng làm điểm bắt đầu cho tất cả các lần sản xuất tiếp theo của sản phẩm đó.

Câu hỏi 6: Nguyên nhân phổ biến nhất gây ra khuyết tật bề mặt trên dây cáp được xử lý thông qua máy cán là gì và làm cách nào để ngăn chặn chúng?

Câu trả lời 6: Các khuyết tật bề mặt của dây cáp cuộn được chia thành nhiều loại, mỗi loại có nguyên nhân và chiến lược phòng ngừa riêng biệt. Điểm chấm theo chiều dọc - các rãnh song song chạy dọc theo trục cáp - thường được gây ra bởi các mảnh vụn (mảnh dây, vảy hoặc chất bôi trơn cứng) bị mắc kẹt giữa bề mặt khuôn và dây. Phòng ngừa đòi hỏi phải thường xuyên làm sạch họng khuôn và bề mặt dây dẫn vào, đồng thời lắp đặt cần gạt dây trước khuôn lăn. Vết nứt bề mặt ngang trên các dây riêng lẻ là do áp lực tiếp xúc khuôn quá lớn, thường là do đặt khe hở khuôn quá nhỏ, sử dụng khuôn bị mòn với hình dáng lỗ khoan không đều hoặc dây xử lý có độ dẻo đầu vào không đủ - ví dụ, dây được ủ không đúng cách hoặc được kéo nguội vượt quá mức giảm cho phép mà không ủ giữa các lượt. Việc phòng ngừa đòi hỏi phải kiểm soát khe hở khuôn một cách nghiêm ngặt, kiểm tra và thay thế khuôn thường xuyên cũng như xác minh rằng các đặc tính của dây đến đáp ứng thông số kỹ thuật về độ dẻo trước khi cuộn. Bề mặt hoàn thiện không đồng đều - trong đó một số mặt sợi bên ngoài được nén chặt trong khi các mặt khác ít biến dạng hơn - cho thấy vấn đề liên kết khuôn hoặc cân bằng lực. Điều này được khắc phục bằng cách kiểm tra và điều chỉnh tính đối xứng của cơ cấu đóng khuôn và xác minh lực tạo ra bằng nhau từ tất cả các con lăn bằng cách sử dụng cảm biến tải trọng hoặc bộ chuyển đổi áp suất được lắp trên mỗi bộ truyền động khuôn.